邮电设计技术/2016/06

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收稿日期：2016-04-22

0 前言

Diameter信令网在引入初期主要用于承载运营商

EPC网络的Diameter信令，但在VoLTE引入后，VoLTE系统内各设备间的通信将大量采用Diameter信令，运

营商需要构建基于VoLTE的Diameter信令网，来完成

对VoLTE系统内Diameter信令的疏导和管理，从而达

到优化网络结构、提升网络效率、降低运维成本、保证

网络的可扩展性和易维护性的目的。

DRA（Diameter路由代理）在 ITU及 3GPP标准组

织中被定义为一种汇聚和转接Diameter信令的中间设

备，是组成Diameter信令网的核心网元。DRA类似传

统 2G/3G网络的 STP（信令转接点），由其根据用户标

识，例如 IMSI（国际移动用户识别码）、MSISDN（移动

用户号码）或者路由标识（例如主机名、域名）等信息

进行域内VoLTE网元的寻址或者域间DRA的寻址，如

PCRF（策略控制规则功能实体）、IMS-HSS（IP多媒体

子系统归属用户服务器）。

1 DRA在VoLTE系统中的业务需求

1.1 VoLTE信令集中路由

在 VoLTE 系统中，Diameter 信令被广泛应用于

VoLTE网元之间的通信，Diameter协议与 SIP协议一

DRA在VoLTE系统中的应用研究

关键词：DRA；VoLTE；业务需求；组网架构；部署策略

doi：10.16463/j.cnki.issn1007-3043.2016.06.014中图分类号：TN915

文献标识码：A

文章编号：1007-3043（2016）06-0059-06

摘 要：随着VoLTE的引入，VoLTE系统内各设备间的通信将大量采用Diameter信令，

运营商需要构建基于VoLTE的Diameter信令网，来完成对VoLTE系统内Di-

ameter信令的路由和管理。详细分析了DRA在VoLTE中的业务需求，研究了

DRA在VoLTE中的不同组网架构并给出方案建议，最后在上述研究的基础上，

给出了DRA在VoLTE中的部署策略建议。

Abstract：With the introduction of VoLTE，diameter signaling will be widely used in the communication among various devices in VoLTE.

The operators need to build the diameter signaling network based on VoLTE，for the routing and management of diameter sig-

naling in VoLTE. It analyzes some service requirements of DRA in VoLTE. It also studies the different networking architecture of

DRA in VoLTE and gives the proposal. Finally，it gives the reasonable suggestions on deployment strategy of DRA in VoLTE.

Keywords：DRA；VoLTE；Service requirements；Network architecture；Deployment strategy

穆 佳，赫 罡，高功应（中国联通网络技术研究院，北京 100048）Mu Jia，He Gang，Gao Gongying（China Unicom Network Technology Research Institute，Beijing 100048，China）

Research on Application of DRA in VoLTE System

电信交换Telecommunication Switching

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起，成为VoLTE系统应用最广泛的 IP信令基础协议。

引入 VoLTE 后，查询呼叫会话控制功能实体（I-CSCF）、服务呼叫会话控制功能实体（S-CSCF）、应用

服务器（AS）、IP多媒体-媒体网关（IP-SM-GW）、业务

设置代理网关（BSF）与 IMS-HSS设备、签约定位器功

能（SLF）之间存在大量的 Diameter 信令，需要借助

DRA进行集中路由和疏导。

VoLTE系统中各新增Diameter接口的定义和功能

如下：

a）Cx接口：I/S-CSCF和 IMS-HSS之间的接口，用

于VoLTE注册和用户数据处理。

b）Dx接口：I/S-CSCF和 SLF之间的接口，用于获

得为一个给定的用户保持签约的HSS的地址。

c）Sh接口：AS/IP-SM-GW和 IMS-HSS之间的接

口，用于用户和业务相关信息传递给AS/IP-SM-GW或者存储在 IMS-HSS中。

d）Dh接口：AS/IP-SM-GW和SLF之间的接口，用

于获得为一个给定的用户保持签约的HSS的地址。

e）Zh 接口：BSF 和 IMS-HSS 之间的接口，用于

IMS-HSS和BSF之间交互用户鉴权相关信息。

针对以上这些Diameter接口，可以采用DRA集中

路由组网，如图1所示。

对Cx、Dx、Sh、Dh、Zh等接口进行集中汇聚路由，

组建基于VoLTE的Diameter信令网络，使得VoLTE系

统的Diameter信令配置、管理和维护得到大大简化，链

路连接数量急剧减少，网络的性能得以提高，同时稳

定性增强，从而达到简化 VoLTE 网络连接、提升

VoLTE网络效率、降低VoLTE运维成本的目的。

1.2 VoLTE信令漫游互通

DRA在简化VoLTE系统Diameter信令网络架构

的同时，还需要对VoLTE系统中跨省的Diameter信令

进行路由和疏导，这些Diameter接口主要包括Cx、Sh、Zh接口。

1.2.1 Cx接口漫游互通

当用户跨省漫游时，需要拜访地 I-CSCF查询归属

省的 IMS-HSS，以获取用户归属省域名及 S-CSCF地

址信息，这时候需要将Cx接口接入到DRA，通过DRA来完成省际Diameter信令的漫游互通，如图2所示。

1.2.2 Sh/Zh接口漫游互通

由于VoLTE中的部分增值业务流量较小，AS采用

集中部署，那么AS与全国各省 IMS-HSS互通的Diam⁃eter消息路由需要依赖DRA来完成，同理，当BSF采用

集中部署方式时，BSF与全国各省 IMS-HSS互通的Di⁃ameter消息路由也需要依赖DRA来完成。如果采用

该组网方式，则 VoLTE中的 Sh、Zh接口需要接入到

DRA，通过 DRA来完成省际 Diameter信令的漫游互

通，如图3所示。

1.3 VoLTE网元功能替代

SLF 是 VoLTE 系统的签约位置功能实体，当

VoLTE 网络中配置了多个 IMS-HSS 时，I-CSCF/S-CSCF/AS/IP-SM-GW服务器需要通过查询 SLF，找到

为用户提供存储信息的HSS。在VoLTE系统中引入DRA之后，由于DRA本身

就具备网元寻址、路由疏导等功能，可以直接取代SLF功能实体，为网络中的 I-CSCF/S-CSCF/AS/IP-SM-GW设备寻址到正确的 IMS-HSS，完成存储用户信息的获

取，如图4所示。

1.4 VoLTE中的PCRF会话绑定

VoLTE作为LTE语音业务的目标解决方案，需要

图1 采用DRA后的VoLTE信令集中路由

图2 Cx接口的VoLTE信令漫游互通

图3 Sh、Zh接口的VoLTE信令漫游互通

IMS-HSS

ZhSh、Dh

Cx、Dx

BSFIP-SM-GW

ASS-CSCFI-CSCF

Sh、Dh

Cx、Dx

DRA

省际DRA2省际DRA1

I/S-CSCF IMS-HSSI/S-CSCF IMS-HSSI/S-CSCF IMS-HSSC省B省A省

Diameter信令网C省省际路由B省省际路由A省省际路由

省际DRA1

C省B省A省IMS-HSS IMS-HSS IMS-HSS

省际DRA2省际DRA1集中设置AS、BSF C省省际路由

B省省际路由A省省际路由Diameter信令网

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借助DRA设备来完成复杂网络环境下的PCRF会话绑

定，从而实现VoLTE语音业务的QoS保证。

VoLTE系统中各新增会话绑定接口的定义和功

能如下：

a）Gx接口：PCEF（策略控制执行功能）和PCRF之

间的接口，用于将 PCRF的 PCC（策略和计费控制）规

则提供给 PCEF或从 PCEF删除，以及将来自 PCEF的

相关事件传送至PCRF。b）Rx接口：P-CSCF（代理呼叫会话控制功能）和

PCRF之间的接口，用于在PCRF和P-CSCF之间交换

VoLTE业务信息。

如图5所示，在VoLTE业务量较多的区域，会在网

络中设置多套负荷分担的PCRF，当DRA转接PCEF和

P-CSCF到多个负载均衡的PCRF的Diameter信令时，

为保证PCC规则的正确下发和执行，需要DRA将同一

个用户在Gx、Rx等不同接口上的Diameter信令路由到

同一个PCRF，这就要求DRA在路由的过程中，能够保

存用户 IMSI/MSISDN、IP地址和PCRF的绑定关系，并

根据不同接口上携带的不同参数（例如Gx接口携带的

IMSI/MSISDN信息、Rx接口携带的 IP地址信息），根据

存储的绑定信息，寻址到同一个PCRF。

2 DRA在VoLTE系统中的组网架构

2.1 2级组网架构

国内外部分运营商Diameter信令网采用的是2级组网架构，主要用于承载 EPC网络的Diameter信令，

VoLTE引入后，为了不对原有网络架构造成大的影

响，依然采用2级网络架构，来承载VoLTE引入后新增

的各个 IMS/PCC接口的Diameter信令，如图6所示。

VoLTE引入后的2级组网架构主要有以下特点：

a）在各个区域（大区或省）分别设置1对DRA，同

一区域内的EPC、IMS、PCC网元之间的Diameter信令

通过区域内的DRA进行互通。

b）各个区域的DRA网状连接，形成一张完整的

Diameter信令网络，不同区域的EPC、IMS、PCC网元之

间的 Diameter信令通过这张 Diameter信令网进行互

通。

c）区域DRA负责省内、省际的所有EPC/IMS/PCC网络各个Diameter接口的信令汇接和漫游互通。

d）为支持 PCRF会话绑定功能，区域部署的 1对

DRA，无论是同厂家还是异厂家，均需要支持DRA之

间的数据同步功能。

2.2 3级组网架构

VoLTE引入后，为了规避异厂家DRA不支持同步

带来的PCRF会话绑定失败风险、以及满足运营商各

个省分公司的独立运维管理需求，可以考虑采用 3级网络架构来组建Diameter信令网，如图7所示。

VoLTE引入后的3级组网架构主要有以下特点：

a）在各个区域（大区或省）分别设置1对H-DRA，

H-DRA负责省际的Diameter信令的漫游互通。

图6 VoLTE引入后的2级组网架构

Diameter信令网

DRA DRA

A省 B省

EPC IMS PCC EPC IMS PCC

图4 VoLTE系统中的SLF功能替代

图5 VoLTE中的PCRF会话绑定

Dh

Dx

IP-SM-GWAS

S-CSCFI-CSCF

Dh

Dx

SLF IMS-HSSSh

Cx

IP-SM-GWAS

S-CSCFI-CSCF

Sh

CxIMS-HSSDRA

PCRF1 PCRF2

Gx接口 Rx接口

PCEF P-CSCF

Gx接口路由Rx接口路由DRA

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2级组网架构

3级组网架构

优点

网络架构相对简单高效，跨区的信令转发跳数少；无需新建L-DRA，节省网络投资，提高资源利用率

HDRA和LDRA各司其责，权责明确，便于各省分的运维管理；可以有效规避异厂家DRA数据同步问题

缺点

省际/省内信令都由同一台DRA路由和管理，增加运维复杂度；需要现网设备升级支持异厂家DRA同步功能

需要增加L-DRA所需的额外投资，降低H-DRA的使用效率；网络架构相对复杂，跨区的信令转发跳数多

图7 VoLTE引入后的3级组网架构

表1 2级组网架构和3级组网架构的优劣势比较

b）各省在省内设置 1对 L-DRA，L-DRA主要用

于省内所有EPC/IMS/PCC网络各个Diameter接口的信

令汇接。

c）各区域的H-DRA之间网状连接、区域内的L-DRA连接H-DRA，形成一张完整的Diameter信令网

络，不同区域间的EPC、IMS、PCC网元之间的Diameter信令通过这张Diameter信令网进行互通。

d）为避免异厂家DRA同步问题，各省设置的这

对L-DRA为同厂家L-DRA，支持PCRF会话绑定信息

的实时同步。

2.3 组网架构比较

对2级组网架构和3级组网架构的优劣势进行比

较，见表1。从表1中可以看到，2级组网架构相对3级组网架

构简单高效，而且由于无需新建 2级 L-DRA，节省了

网络投资，降低了对网络架构的影响，同时提高了现

有DRA的资源利用率。但缺点是需要现网DRA设备

升级支持异厂家DRA数据同步功能，但目前部分DRA厂家已经提供了支持异厂家DRA数据同步的设备版

本并正在进行测试验证，相信异厂家DRA数据同步问

题的解决只是时间问题。最后，从当前DRA设备容量

和VoLTE引入后的网络规模的角度考虑，目前全网划

为多个区域，每个区域设置 1对DRA的配置方式，完

全能够满足VoLTE引入初期新增的VoLTE业务需求。

2.4 组网架构建议

综上所述，给出VoLTE引入后的Diameter信令网

组网架构建议如下。

a）从维护运营商网络架构稳定、节省网络投资、

提高设备利用率，以及当前DRA设备容量和网络规模

的角度考虑，建议采用 2级组网架构方案作为VoLTE引入后的Diameter信令网的组网解决方案，维持原有

组网架构不变，新增的 IMS/PCC接口Diameter信令仍

由原有的DRA进行路由疏导，DRA负责疏导所有的省

内/省际Diameter业务的信令汇接和漫游互通。

b）如果运营商VoLTE商用时间较紧，并且来不及

等待异厂家DRA同步方案的正式商用，可以考虑组建

3级组网架构，在各省新建L-DRA，新增的 IMS/PCC接

口Diameter信令由新建的L-DRA承载；但为了不影响

现有的EPC业务的正常运营，原有省内S6a接口Diam⁃eter业务可以在VoLTE引入初期仍由H-DRA进行路

由疏导，并逐渐割接至L-DRA，由L-DRA承载所有省

内Diameter业务信令，H-DRA承载省际漫游信令。

3 DRA在VoLTE系统中的部署策略

3.1 部署原则

基于上述分析，给出VoLTE引入后的Diameter信令网组网原则如下：不再新建新的DRA设备，VoLTE引入后带来的 IMS/PCC Diameter信令，由已有的Diam⁃eter信令网DRA设备承载；VoLTE引入对Diameter信令网现有结构不应造成大的影响，依然延续现有Di⁃ameter信令网的组网结构；DRA用于组建基于 IP的Di⁃ameter信令网，应用在 EPC/PCC/IMS架构中，现阶段

Diameter信令网与7号信令网独立组网；为保障VoLTE业务的正常开展，现有DRA设备升级支持DRA数据

同步功能，以及VoLTE各个Diameter接口的业务应用。

3.2 部署策略

3.2.1 DRA在VoLTE中的省内部署策略

省内层面，DRA在VoLTE系统中的部署策略见图

8。如图8所示，引入VoLTE后，将各省VoLTE新增的

I/S-CSCF、AS、IP- SM-GW、SBC、BSF、PCRF 等 IMS/PCC设备接入所在区域（大区或省）DRA。在省内，

DRA将主要用于以下几类网络和接口的信令路由：

Diameter信令网

HDRA HDRA

A省 B省

LDRA LDRA

EPC IMS PCC EPC IMS PCC

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图8 DRA在VoLTE中的省内部署

图9 DRA在VoLTE中的省际部署

B省A省

P-CSCFAS/IP-SM-GW

（SBC）Cx/Sh/Zh Zh CxRx Sh Cx/Sh/Zh Zh Cx

Rx Sh

IMS IMS

PCC PCC

EPCEPC

DRA DRA

IMS-HSS BSFI/S-CSCFP-CSCF

AS/IP-SM-GW

（SBC）IMS-HSS BSFI/S-CSCF

s6a s6a s6as6aGx Gx

s6a/Cx/Sh/ZhRx/GxPCRF

SPR

Rx/GxPCRF

SPR

MME PCEF EPC-HSS（P-GW）

MME PCEF EPC-HSS（P-GW）

a）IMS网络：Cx、Sh、Zh接口。

b）PCC网络：Gx、Rx接口。

c）EPC网络：S6a接口。

各个省的 EPC/PCC/IMS网元采用负荷分担的方

式，将Diameter信令业务送至所在区域的1对DRA上，

由区域DRA进行路由和转发。

3.2.2 DRA在VoLTE中的省际部署策略

省际层面，DRA在VoLTE系统中的部署策略见图

9。如图9所示，引入VoLTE后，所有省际Diameter信

令均由区域DRA进行疏通，这些省际漫游接口除了已

有的S6a接口外，还包括新增的Cx、Sh、Zh接口。

a）如果采用拜访地 I-CSCF接入，拜访地 I-CSCF和归属地 IMS-HSS的Cx接口省际漫游信令需要通过

DRA 进行疏通，如果拜访地 I-CSCF 和归属地 IMS-HSS接入到不同区域DRA，则需要跨DRA进行转接。

b）如果 BSF、部分AS设备采用集中设置方式部

署，则集中设置BSF、AS与归属省的 IMS-HSS之间的

Sh、Zh接口省际漫游信令需要通过DRA进行疏通。

如果BSF、AS等VoLTE网元采用集中设置方式部

署，还需要将该类网元接入集中设置省份所在的区域

DRA上。

为简化网络连接，优化信令路由，避免信令迂回，

建议将 VoLTE 集中设置网元集中所服务的大区与

DRA区域进行匹配，匹配时主要考虑大区地理位置和

业务量大小。

3.2.3 DRA在VoLTE中的国际漫游部署策略

国际漫游层面，DRA在VoLTE系统中的部署策略

如下：

由于VoLTE新增的Diameter信令均在归属运营商

网络内部或者拜访运营商网络内部进行疏通，因此不

会出现跨运营商的国际漫游Diameter路由情况，对 I-DRA（国际DRA）没有新增业务和功能需求。

DRA可以维持现有网络架构不变，仍旧只负责路

由国际漫游 S6a接口信令，I-DRA在网内与区域DRA互联，在网间通过中转网络与其他运营商 I-DRA连

接。

3.3 实施建议

3.3.1 DRA设备升级改造

VoLTE引入后，网络中将新增大量的 IMS/PCC Di⁃ameter信令，也新增了多个VoLTE系统的Diameter信令接口，这对只负责疏通 S6a接口Diameter信令的现

有DRA设备提出了新的要求，而且随着Diameter接口

IMS-HSS

S6a

Gx

ShCx

BSFAS、IP-SM-GW

I/S-CSCF

EPC

PCC

IMS

Zh

PCRFRxDRAPCEF

P-CCSF

MME EPC-HSS

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的增多和业务量的扩大，原先的DRA设备容量需要根

据新的业务模型进行计算，必要时还需要对DRA设备

进行进一步扩容。

目前部分厂家现网DRA设备版本并不支持Zh等VoLTE新增接口的Diameter业务应用，而在VoLTE引

入后，这些接口的Diameter信令需要由DRA进行路由

和疏导，如果DRA设备不及时进行升级改造支持，势

必会对未来VoLTE在中国联通的正常部署造成影响。

因此建议尽快完成对现网DRA设备的升级和扩

容，以支持对Gx、Rx、Cx、Sh、Zh等VoLTE新增Diameter接口的业务应用，避免对VoLTE的引入造成影响。

3.3.2 DRA同步方案实施

由于VoLTE需要借助DRA来完成复杂网络环境

下的 PCRF会话绑定，从而实现VoLTE业务的QoS保

证。而PCRF会话绑定通常会带来同区域部署的一对

DRA之间的数据同步。部分运营商同区域部署的一

对 DRA 采用的是异厂家的 DRA 设备，目前异厂家

DRA设备数据同步方案还未正式商用，这可能会给运

营商带来异厂家DRA无法同步造成的PCRF绑定失败

的风险。

目前部分运营商已经完成了DRA数据同步规范

的制定和下发，对DRA数据同步接口机制、消息、参数

等进行了统一要求，部分DRA设备厂家也在运营商的

要求下，完成了DRA数据同步功能和接口的适配开

发，建议运营商和厂家可以尽快完成异厂家DRA数据

同步方案的测试验证工作，从而完成异厂家DRA数据

同步最终方案的制定并在现网实施，彻底解决异厂家

DRA数据同步问题，为后续VoLTE的业务部署和网络

演进扫清潜在威胁和技术障碍。

4 结束语

VoLTE是LTE语音业务的目标演进方向，随着未

来VoLTE的引入，Diameter将逐渐成为VoLTE系统的

核心信令。DRA 是 Diameter 信令网的核心网元，

VoLTE的引入对DRA提出了新的业务需求和功能要

求。DRA对于VoLTE系统中Diameter信令集中路由、

漫游互通、VoLTE网元功能替代、PCRF会话绑定策略

控制等方面，则具有重要的意义。通过DRA组建基于

VoLTE的Diameter信令网，可以有效地优化网络结构、

提升网络效率、降低运维成本、保证网络的可扩展性

和易维护性。本文通过对DRA在VoLTE中的业务需

求进行详细分析，对DRA在VoLTE中的不同组网架构

进行比较研究，并在此基础上，给出了DRA在VoLTE中的部署策略建议。

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作者简介：

穆佳，毕业于北京理工大学，工程师，硕士，主要从事移动核心网技术研究工作；赫罡，毕

业于西北工业大学，高级工程师，博士，主要从事移动核心网技术研究工作；高功应，毕

业于华中科技大学，工程师，硕士，主要从事移动核心网技术研究工作。

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